Dit Amerikaanse team zet een grote stap voorwaarts in de richting van het verwezenlijken van een milieudroom: het omzetten van koolstofdioxide in brandstof.

Stel je een wereld voor waarin kooldioxide, dat vaak als schadelijk afval wordt beschouwd, kan worden omgezet in brandstof met behulp van overtollige hernieuwbare energie. Dit is precies het doel van onderzoekers van het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) en de University of California, Berkeley. Hun werk zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de manier waarop we de CO2-uitstoot beheren en een nieuw tijdperk van schone energie kunnen inluiden.

Technologische doorbraak: membraanelektrodesamenstellen (MEA’s)

De kern van deze vooruitgang ligt in het innovatieve gebruik van membraanelektrodesamenstellen, oftewel MEA’s. Deze apparaten functioneren als mini-chemielaboratoria waar elektriciteit uit hernieuwbare bronnen wordt gebruikt om kooldioxide om te zetten in waardevolle chemische verbindingen, zoals koolmonoxide en ethyleen, die vaak worden gebruikt bij de vervaardiging van industriële producten. MEA bestaat uit twee elektroden, gescheiden door een membraan, waardoor chemische reacties efficiënt kunnen worden gestuurd.

Waarom is deze innovatie zo belangrijk?

MEA’s zijn niet nieuw op het gebied van CO2-conversietechnologieën, maar hun effectiviteit wordt al lang belemmerd door een onvolledig begrip van hun interne processen. Adam Weber, een onderzoeker bij Berkeley Lab, legt uit dat het noodzakelijk is om beter te begrijpen wat er in deze apparaten gebeurt om hun prestaties te verbeteren en hun efficiëntie te vergroten.

De hoofdrol van digitale modellen

Om deze uitdaging aan te gaan, ontwikkelde het team een ​​geavanceerd numeriek model dat de werking van multilaterale milieuovereenkomsten kan simuleren. Dit model, een echte ‘digitale tweeling’ van fysieke apparaten, maakt het mogelijk om ‘virtuele experimenten’ uit te voeren om verschillende configuraties te testen zonder ze daadwerkelijk te bouwen. Onderzoekers kunnen daarom variabelen onderzoeken zoals de dikte van de katalysator of de beweging van ionen en water door het apparaat. Deze simulaties bieden waardevolle inzichten in manieren om MEA’s te verbeteren om betere resultaten te bereiken.

Kenmerken van de digitale tweeling

Het gebruik van een digitaal model heeft veel voordelen, vooral in termen van tijd en kosten. Fysieke experimenten, die vaak langdurig en duur zijn, kunnen worden vervangen door snelle simulaties waarmee veel configuraties kunnen worden onderzocht. “Bij simulatie kunnen we het gedrag van elk molecuul volgen, wat in een echt experiment niet mogelijk is”, benadrukt Adam Weber.

Volgende stappen in onderzoek

Het team wil het numerieke model verbeteren, zodat het het gedrag van MEA’s op de lange termijn en onder verschillende gebruiksomstandigheden kan voorspellen. Deze aanpak zou kunnen helpen deze apparaten duurzamer en efficiënter te maken in het omzetten van koolstofdioxide.

Een potentiële revolutie op het gebied van hernieuwbare energie

De resultaten verkregen door onderzoekers van Berkeley Lab openen nieuwe horizonten voor de toekomst van hernieuwbare energieën Het bestrijden van de klimaatverandering. Door de omzetting van koolstofdioxide in brandstof te verbeteren, zou deze vooruitgang de uitstoot van broeikasgassen kunnen helpen verminderen en tegelijkertijd overtollige hernieuwbare energie op een gunstige manier kunnen exploiteren. Ook voor ons kan deze technologie van waarde zijn Industrieën Het streeft ernaar zijn ecologische voetafdruk te verkleinen.

conclusie

Deze prestatie, behaald door een team van Amerikaanse onderzoekers, vertegenwoordigt een belangrijke stap in de richting van de implementatie van innovatieve oplossingen om kooldioxide om te zetten in bruikbare brandstof. Door het gebruik van membraanelektrodenassemblages en geavanceerde numerieke simulaties herdefiniëren ze de manier waarop we denken over energieverbruik en het verminderen van de CO2-uitstoot. Als de onderzoeksinspanningen in deze richting worden voortgezet, kunnen we binnenkort getuige zijn van een echte revolutie in het kooldioxidebeheer op wereldschaal.